Termální obrazová data jako nástroj pro hodnocení chladícího efektu rostlin zelených fasád

• Thesis title in Czech: Termální obrazová data jako nástroj pro hodnocení chladícího efektu rostlin zelených fasád
• Thesis title in English: Thermal imaging as a tool for evaluation of plant´s cooling effect in green façades
• Academic year of topic announcement: 2022/2023
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Experimental Plant Biology (31-130)
• Supervisor: Mgr. Zuzana Lhotáková, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 21.12.2022
• Date of assignment: 12.01.2023
• Confirmed by Study dept. on: 30.01.2023
• Date of electronic submission: 01.08.2023
• Date of proceeded defence: 11.09.2023
• Opponents: RNDr. Kateřina Schwarzerová, Ph.D.
• Advisors: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D.

References

Cameron, R.W.F., Taylor, J.E., Emmett, M.R., 2014. What’s ‘cool’ in the world of green façades? How plant choice influences the cooling properties of green walls. Building and Environment 73, 198–207. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2013.12.005
Convertino, F., Vox, G., Schettini, E., 2021. Evaluation of the cooling effect provided by a green façade as nature-based system for buildings. Building and Environment 203, 108099. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2021.108099
Costa, J.M., Grant, O.M., Chaves, M.M., 2013. Thermography to explore plant–environment interactions. Journal of Experimental Botany 64, 3937–3949. https://doi.org/10.1093/jxb/ert029
Fox, J., De Pooter, N., 2017. The Effect of Building Facades on Outdoor Microclimate –Dependence Model Development Using Terrestrial Thermography and Multivariate Analysis. Procedia Engineering 180, 1326–1334. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.295
García-Tejero, I.F., Rubio, A.E., Viñuela, I., Hernández, A., Gutiérrez-Gordillo, S., Rodríguez-Pleguezuelo, C.R., Durán-Zuazo, V.H., 2018. Thermal imaging at plant level to assess the crop-water status in almond trees (cv. Guara) under deficit irrigation strategies. Agricultural Water Management 208, 176–186. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2018.06.002
Gräf, M., Immitzer, M., Hietz, P., Stangl, R., 2021. Water-Stressed Plants Do Not Cool: Leaf Surface Temperature of Living Wall Plants under Drought Stress. Sustainability 13, 3910. https://doi.org/10.3390/su13073910
Lee, S., Moon, H., Choi, Y., Yoon, D.K., 2018. Analyzing Thermal Characteristics of Urban Streets Using a Thermal Imaging Camera: A Case Study on Commercial Streets in Seoul, Korea. Sustainability 10, 519. https://doi.org/10.3390/su10020519
Ramírez-Cuesta, J.M., Ortuño, M.F., Gonzalez-Dugo, V., Zarco-Tejada, P.J., Parra, M., Rubio-Asensio, J.S., Intrigliolo, D.S., 2022. Assessment of peach trees water status and leaf gas exchange using on-the-ground versus airborne-based thermal imagery. Agricultural Water Management 267, 107628. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2022.107628
Still, C., Powell, R., Aubrecht, D., Kim, Y., Helliker, B., Roberts, D., Richardson, A.D., Goulden, M., 2019. Thermal imaging in plant and ecosystem ecology: applications and challenges. Ecosphere 10. https://doi.org/10.1002/ecs2.2768
Yan, J., Zhao, L., Zhang, Y., Liu, M., Yang, Y., Liu, Z., Zhang, L., 2022. Effects of microclimatic factors on stomatal conductance of plants in vertical greenery systems in humid subtropical areas. Sustainable Cities and Society 85, 104056. https://doi.org/10.1016/j.scs.2022.104056
Yin, H., Kong, F., Middel, A., Dronova, I., Xu, H., James, P., 2017. Cooling effect of direct green façades during hot summer days: An observational study in Nanjing, China using TIR and 3DPC data. Building and Environment 116, 195–206. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2017.02.020
Zhang, S., Zhang, L., 2022. Using an IR camera to improve leaf area and temperature measurements: A new method for increasing the accuracy of photosynthesis-related parameters. Agricultural and Forest Meteorology 322, 109005. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2022.109005

Preliminary scope of work

Vegetace v městském prostředí má důležitou funkci i z hlediska lokálního tlumení efektu městského tepelného ostrova. V současnosti se za účelem vyšší udržitelnosti, snížení energetických nákladů a dalších benefitů využívá rostlin v různých systémech na fasádách budov. Systémů využívajících rostlin pro stínění nebo chlazení budov nebo městských prostor je celá řada od „zelených fasád“ tvořených rostlinami kořenících na zemi v substrátu po různé systémy nosičů rostlin přímo na fasádě (Wang et al., 2020). Pozitivní efekt zelených fasád spočívá zejména ve dvou mechanismech – stínění a transpiračním chlazení rostlinami (Koch et al., 2020).
Při využívání zelených fasád je třeba brát v úvahu, že rostliny v městském prostředí, a zvláště v těchto speciálních systémech, čelí kombinaci abiotických stresů, z nichž nejdůležitější roli hraje omezená dostupnost vody, vysoká teplota a zasolení. Fyziologický stav rostlin v zelených fasádách je předurčujícím pro její benefiční účinky na městské prostředí. Přístupy pro zjišťování fyziologického stavu rostlin na zelených fasádách mohou představovat buď klasické fyziologické metody jako je měření rychlosti transpirace, vodivosti průduchů, relativního obsahu vody v listech či vodního potenciálu. Tyto přístupy však často poskytují informaci na úrovni listu, jsou pracné a vyžadují širší spektrum přístrojového vybavení. Termální obrazová data jsou vhodnou technikou, která umožňuje získat informace o fyziologickém stavu a chladícím efektu rostlin na zelených fasádách na větším prostoru (Gräf et al., 2021).
Cílem bakalářské práce bude vysvětlit principy získávání obrazových termálních dat (z ručních termokamer) ze zelených fasád, zaměřit se na výhody a úskalí tohoto přístupu (měření radiační teploty, emisivita objektů). Dalším cílem bude vyhodnotit, jak fyziologický stav rostlin zelených fasád zjištěný standardními fyziologickými přístupy koresponduje s vyhodnocením termálních obrazových dat a představit několik případových studií (ideálně z mírného pásu), kde bylo využito termálních obrazových dat pro takové hodnocení.